ورقة بيانات شاشة LED مصفوفة النقاط LTP-2157AKA - ارتفاع 2.0 بوصة (50.8 مم) - لون برتقالي فائق - مصفوفة 5x7 - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTP-2157AKA هي وحدة عرض LED ذات مصفوفة نقاط 5x7 ذات مستوى واحد، مصممة لعرض الأحرف الأبجدية الرقمية. وظيفتها الأساسية هي عرض الأحرف من مجموعات الرموز القياسية مثل USASCII وEBCDIC. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لرقائق LED، والتي توفر الانبعاث البرتقالي الفائق. تتميز الشاشة بوجه رمادي ولون نقطة أبيض، مما يعزز التباين لتحسين قابلية القراءة. يتم تصنيف الجهاز وفقًا للشدة الضوئية، مما يضمن اتساق السطوع عبر الوحدات. يوفر بناؤها ذو الحالة الصلبة موثوقية عالية، ويجعلها متطلبات الطاقة المنخفضة مناسبة لتطبيقات إلكترونية متنوعة.

1.1 الميزات الأساسية والتطبيقات المستهدفة

تشمل الميزات الرئيسية التي تحدد هذا المنتج ارتفاع حرف المصفوفة البالغ 2.0 بوصة (50.8 مم)، مما يوفر رؤية جيدة من مسافة. تعمل بمستوى واحد وتوفر زاوية رؤية واسعة، مما يجعل المعلومات المعروضة قابلة للوصول من مواقع مختلفة. تسمح مصفوفة 5x7 مع بنية الاختيار X-Y بالتحكم الفعال في التعددية. ميزة كبيرة هي قابلية التكديس الأفقي، مما يتيح إنشاء شاشات متعددة الأحرف من خلال محاذاة وحدات متعددة جنبًا إلى جنب. الجهاز متوافق مباشرة مع رموز الأحرف القياسية. تجعل هذه الخصائص شاشة LTP-2157AKA مثالية لتطبيقات مثل لوحات أجهزة القياس الصناعية، أطراف نقاط البيع، شاشات المعلومات الأساسية، قراءات معدات الاختبار، وغيرها من الأنظمة المدمجة التي تتطلب إخراجًا أبجديًا رقميًا موثوقًا ومنخفض إلى متوسط التعقيد.

2. المواصفات الفنية والتفسير الموضوعي

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعياً لمعايير الجهاز الكهربائية والبصرية والفيزيائية كما هي محددة في ورقة البيانات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف التشغيل العادية.

• تبديد الطاقة المتوسط لكل نقطة:33 ميغاواط. هذه هي أقصى طاقة مستمرة يمكن تبديدها بأمان بواسطة نقطة LED واحدة.
• تيار الأمامي الذروي لكل نقطة:90 مللي أمبير. هذا هو أقصى نبضة تيار لحظية يمكن لنقطة التعامل معها، وعادة ما تكون ذات صلة بمخططات القيادة المتعددة.
• تيار الأمامي المتوسط لكل نقطة:13 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع تخفيض خطي بمعدل 0.17 مللي أمبير/درجة مئوية. هذه هي المعلمة الرئيسية للتشغيل المستمر بالتيار المستمر. عامل التخفيض بالغ الأهمية لإدارة الحرارة؛ مع ارتفاع درجة حرارة البيئة (Ta)، يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• الجهد العكسي لكل نقطة:5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يتلف وصلة LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز لنطاقات درجات الحرارة الصناعية.
• درجة حرارة اللحام:بحد أقصى 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ على بعد 1.6 مم تحت مستوى الجلوس. هذا يحدد قيود ملف تعريف لحام إعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات تحت ظروف اختبار محددة (عادة Ta=25 درجة مئوية) وتمثل الأداء النموذجي.

• الشدة الضوئية المتوسطة (I_V):2100 ميكروكانديلا (الحد الأدنى)، 4600 ميكروكانديلا (النموذجي) تحت حالة اختبار I_p=32 مللي أمبير بدورة عمل 1/16. يشير هذا إلى سطوع كل نقطة LED عند تشغيلها في تكوين متعدد. يشير النطاق الواسع إلى عملية فرز للشدة.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):621 نانومتر (النموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة البصرية في أقصى حد، مما يحدد اللون \"البرتقالي الفائق\".
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):18 نانومتر (النموذجي). يقيس هذا نقاء الطيف؛ تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون.
• الطول الموجي السائد (λ_d):615 نانومتر (النموذجي). هذا هو الطول الموجي الواحد الذي تدركه العين البشرية، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بنقطة اللون.
• الجهد الأمامي (V_F) لأي نقطة:2.05 فولت (الحد الأدنى)، 2.6 فولت (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير؛ 2.3 فولت (الحد الأدنى)، 2.8 فولت (النموذجي) عند I_F=80 مللي أمبير. هذا بالغ الأهمية لتصميم دائرة السائق، حيث يحدد انخفاض الجهد عبر LED عند التشغيل.
• التيار العكسي (I_R) لأي نقطة:100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. هذا هو تيار التسرب عندما يكون LED في انحياز عكسي.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية (I_V-m):2:1 (النموذجي). تحدد هذه النسبة القصوى المسموح بها بين ألمع نقطة وأخفتها في المصفوفة، مما يضمن مظهرًا موحدًا.

3. شرح نظام الفرز

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهاز \"مصنف حسب الشدة الضوئية\". هذا يعني وجود عملية فرز أو تصنيف بعد التصنيع. بينما لا يتم سرد رموز فرز محددة، فإن التصنيف النموذجي لمثل هذه الشاشات يتضمن تجميع الوحدات بناءً على الشدة الضوئية المقاسة تحت ظروف اختبار قياسية. هذا يضمن أنه عند استخدام شاشات متعددة معًا، يتم تقليل التباين في السطوع بينها، مما يوفر إخراجًا مرئيًا متسقًا. يجب على المصممين التحقق من فئات الشدة المتاحة من المورد للتطبيقات الحرجة التي تتطلب سطوعًا متطابقًا.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى \"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية\". على الرغم من عدم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه الأجهزة تشمل عادةً:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I_F-V_F):يظهر العلاقة الأسية، وهي بالغة الأهمية لتحديد جهد القيادة المطلوب لتيار معين.
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (منحنى I_V-I_F):يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، عادة في علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل.
• الشدة الضوئية مقابل درجة حرارة البيئة:يظهر تخفيض إخراج الضوء مع زيادة درجة الحرارة، وهو أمر حيوي لتصميم الحراري.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند حوالي 621 نانومتر وعرض الطيف.

تسمح هذه المنحنيات للمصممين بالتنبؤ بالأداء تحت ظروف غير قياسية وتحسين دوائر السائق الخاصة بهم.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

يتم توفير أبعاد تغليف الجهاز بالمليمترات مع تسامح عام يبلغ ±0.25 مم. يتم الإشارة إلى الرسم المحدد ولكن لا يتم تفصيله في النص. تشمل الجوانب الميكانيكية الرئيسية البصمة الإجمالية، الارتفاع، وتباعد الأطراف الأربعة عشر. تم تصميم ترتيب الأطراف للتركيب عبر الثقب على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). الوجه الرمادي ولون النقطة البيضاء هما جزء من تصميم التغليف لتحسين التباين.

5.1 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

تحتوي الشاشة على 14 طرفًا. يظهر مخطط الدائرة الداخلية تكوين مصفوفة حيث يتم توصيل أقطاب الأنود لـ LEDs بالصفوف والأقطاب الكاثودية بالأعمدة (أو العكس، وفقًا لجدول مخطط الأطراف). هذه بنية مصفوفة مشتركة الأنود أو مشتركة الكاثود الشائعة التي تقلل عدد أطراف التحكم المطلوبة (5 صفوف + 7 أعمدة = 12 خط تحكم بدلاً من 5*7=35). يحدد جدول مخطط الأطراف وظيفة كل طرف:

• تتصل الأطراف بصف الأنود 1-7 وعمود الكاثود 1-5.
• ملاحظات مهمة:الطرفان 4 و 11 متصلان داخليًا. الطرفان 5 و 12 متصلان داخليًا. يجب مراعاة هذا الجسر الداخلي أثناء تخطيط PCB وتصميم السائق لتجنب الدوائر القصيرة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الأساسي المقدم هو لعملية اللحام: يمكن للجهاز تحمل أقصى درجة حرارة لحام تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم (1/16 بوصة) تحت مستوى الجلوس. هذا قيد قياسي لملف إعادة التدفق. بالنسبة للحم الموجة، يجب اتباع الممارسات القياسية للمكونات عبر الثقب. يجب مراعاة احتياطات التعامل العامة للأجهزة الحساسة للكهرباء الساكنة (ESD)، على الرغم من عدم ذكرها صراحةً لمنتج LED هذا. يجب أن يكون التخزين ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية في بيئة جافة.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

تتطلب شاشة LTP-2157AKA دائرة سائق خارجية. بسبب بنيتها المصفوفية، فإن التعددية هي طريقة القيادة القياسية. يتضمن ذلك تفعيل صف واحد (أو عمود) في كل مرة بشكل تسلسلي مع توفير إشارات البيانات المناسبة للأعمدة (أو الصفوف). عادةً ما يتم استخدام متحكم دقيق بأطراف إدخال/إخراج كافية أو دائرة متكاملة مخصصة لسائق شاشة LED (مثل MAX7219 أو ما شابه). يجب أن يوفر السائق التيار الصحيح، مع مراعاة تقييمات التيار الذروي والمتوسط. مقاومات تحديد التيار إلزامية لكل خط عمود أو صف لتعيين التيار الأمامي (I_F). يتم حساب القيمة باستخدام الصيغة: R = (V_supply- V_F- V_{driver_sat}) / I_F.

7.2 اعتبارات التصميم

• تردد التعددية:يجب أن يكون مرتفعًا بما يكفي لتجنب الوميض المرئي (عادة >60 هرتز).
• حساب التيار:استخدم تقييم التيار المتوسط (13 مللي أمبير كحد أقصى عند 25 درجة مئوية) للحسابات بالتيار المستمر. في وضع التعددية مع N صف، يمكن أن يصل التيار الذروي لكل نقطة إلى N * I_avg، ولكن يجب ألا يتجاوز تقييم الذروة البالغ 90 مللي أمبير.
• إدارة الحرارة:إذا كان التشغيل في درجات حرارة بيئة عالية، يجب تخفيض التيار الأمامي وفقًا لعامل 0.17 مللي أمبير/درجة مئوية.
• مزود الجهد:يجب أن يأخذ في الاعتبار أعلى V_Fتحت ظروف التشغيل وأي انخفاضات في دائرة السائق.
• تخطيط PCB:تأكد من تعيين الأطراف الصحيح وفقًا لجدول التوصيل. لاحظ الأطراف المتصلة داخليًا (4-11 و 5-12) لتجنب أخطاء التخطيط.

8. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بالتكنولوجيا الأقدم مثل LEDs القياسية من نوع GaAsP أو GaP، فإن تكنولوجيا AlInGaP في شاشة LTP-2157AKA توفر كفاءة ضوئية أعلى بكثير، مما يؤدي إلى إخراج أكثر سطوعًا لنفس التيار، ونقاء لوني أفضل. مقارنة بشاشات الأجزاء السبعة البسيطة، يوفر تنسيق مصفوفة النقاط 5x7 قدرة أبجدية رقمية حقيقية، مما يسمح بعرض الحروف والأرقام والرموز البسيطة. ارتفاع 2.0 بوصة أكبر من العديد من شاشات الأحرف الشائعة، مما يوفر رؤية فائقة. قابلية التكديس الأفقي هي ميزة تمييز رئيسية عن الشاشات ذات الوحدات متعددة الأحرف الثابتة، مما يوفر مرونة في التصميم.

9. الأسئلة المتكررة (بناءً على المعلمات الفنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بتيار مستمر ثابت على جميع النقاط في وقت واحد؟
ج: ممكن نظريًا ولكنه غير عملي. سيتطلب ذلك 35 قناة مستقلة محددة التيار. التعددية هي الطريقة القياسية والفعالة.

س2: ما الفرق بين طول موجة الانبعاث الذروي والطول الموجي السائد؟
ج: الطول الموجي الذروي هو المكان الذي تنبعث فيه معظم الطاقة البصرية. الطول الموجي السائد هو الطول الموجي الواحد المكافئ الذي تدركه العين البشرية. غالبًا ما يكونان قريبين ولكن ليسا متطابقين، خاصة للأطياف الأوسع.

س3: كيف أفسر دورة العمل 1/16 في حالة اختبار الشدة الضوئية؟
ج: يتم قياس الشدة عندما يتم نبض LED بتيار 32 مللي أمبير في موجة ذات دورة عمل 1/16. هذا يحاكي مخطط قيادة متعدد حيث يكون كل صف نشطًا لمدة 1/16 من إجمالي وقت الدورة. قيمة الشدة المبلغ عنها هي المتوسط بمرور الوقت.

س4: لماذا الأطراف 4 و 11 و 5 و 12 متصلة داخليًا؟
ج: هذا على الأرجح بسبب التخطيط الداخلي للمصفوفة لتبسيط ربط الرقاقة أو توجيه الركيزة. كهربائيًا، هذا يعني أن أزواج الأطراف هذه قصيرة معًا. في دائرة الخاص بك، يجب عليك توصيلها بنفس العقدة.

10. مثال حالة استخدام عملية

السيناريو: تصميم قراءة درجة حرارة بسيطة مكونة من 4 أرقام لفرن صناعي.
يستخدم النظام متحكم دقيق مع مستشعر درجة حرارة. يتم تكديس أربع شاشات LTP-2157AKA أفقيًا. يحتوي برنامج المتحكم الدقيق على خريطة خط للأرقام من 0 إلى 9، رمز الدرجة، و 'C'. باستخدام روتين تعددية، يقوم بالدوران عبر الشاشات الأربع (تعمل كأربع مجموعات من الصفوف/الأعمدة)، وحساب بيانات العمود المناسبة لكل صف بناءً على الرقم الحالي المراد عرضه. يتم وضع مقاومات تحديد التيار على خطوط الأعمدة. يتم تعيين معدل التحديث إلى 100 هرتز لإزالة الوميض. يضمن السطوع العالي وزاوية الرؤية الواسعة إمكانية قراءة درجة الحرارة من مواقع مختلفة على أرضية المصنع. يضمن التصنيف الحراري الصناعي للشاشة التشغيل الموثوق في البيئة الساخنة بالقرب من الفرن.

11. مقدمة مبدأ التشغيل

تعتمد شاشة LTP-2157AKA على الوميض الكهربائي لأشباه الموصلات. تشكل بنية رقاقة AlInGaP وصلة p-n. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الوصلة، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب السبائكي المحدد لـ AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي البرتقالي للضوء المنبعث (~621 نانومتر). تتشكل مصفوفة 5x7 بواسطة نرد LED قابل للعنونة بشكل فردي موضوعة عند تقاطعات موصلات الصف والعمود على ركيزة. من خلال تطبيق الجهد بشكل انتقائي على صف وعمود محددين، يتم تحيز LED عند ذلك التقاطع أماميًا فقط ويضيء.

12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تمثل تكنولوجيا AlInGaP تقدمًا كبيرًا في كفاءة LED المرئية للألوان الأحمر والبرتقالي والأصفر. لقد حلت إلى حد كبير محل التقنيات الأقدم مثل GaAsP. تتجه الاتجاهات الحالية في تكنولوجيا العرض نحو مصفوفات أعلى كثافة (مثل 8x8، 16x16) ومصفوفات RGB كاملة اللون. ومع ذلك، تظل شاشات مصفوفة النقاط أحادية اللون ومنخفضة الدقة مثل 5x7 ذات صلة عالية للتطبيقات الحساسة للتكلفة والحرجة للموثوقية حيث تكون المعلومات الأبجدية الرقمية البسيطة كافية. تشمل مزاياها البساطة، المتانة، استهلاك الطاقة المنخفض، وعمر التشغيل الممتاز. يظل مبدأ عنونة المصفوفة أساسيًا لتقنيات العرض الأكبر والأكثر تعقيدًا، بما في ذلك شاشات OLED وmicroLED.